CN103988369B - 带有电插接连接件的电连接结构以及与之相关的电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电连接结构（2）,其具有电插接连接件（4）,该电插接连接件具有绝缘的插接件壳体（15），所述电插接连接件能够与电配对插接连接件（6）导电地连接从而传递大电流，所述电配对插接连接件与电设备（16）固定连接。所述连接结构（2）具有第一电导线（8）和第二电导线（10），其中所述第一电导线和第二电导线设置用于传递带有第一相位和在时间上与之错开的第二相位的第一和第二电流。第一导线（8）和第二导线（10）具有所配属的第一屏蔽装置（12）和第二屏蔽装置（14）来克服电磁干扰。所述第一屏蔽装置（12）和第二屏蔽装置（14）与布置在配对插接连接件（6）中的所配属的第三（20）及第四（22）屏蔽装置（20）能够可松开地导电地连接。按本发明，所述第一屏蔽装置（12）和所述第二屏蔽装置（14）相互错开并且在电连接结构（2）内部相互导电地连接。

Description

带有电插接连接件的电连接结构以及与之相关的电系统
技术领域
本发明涉及一种带有电插接连接件的电连接结构以及一种与之相关的电系统。
背景技术
为了电驱动现代的机动车、例如混合动力车辆，通常将直流电流输送给换流器并且用换流器将该直流电流转换成大多为三相的交流电流。将该转换电流输送给驱动马达。因为借助于将换流器与驱动马达连接起来的导线传递大电流，因此所述导线大多具有25mm2到50mm2之间的横截面。因为这种电缆相对厚，所以表明能够将每个相位借助单个电导线分开地输送给驱动马达。因为换流器将强烈的电磁干扰感应到导线中，所以每个导线各自借助于屏蔽装置进行屏蔽，防止电磁干扰从电缆中出来。能够借助于电插接连接部将驱动马达与换流器导电地连接。通常也将每个单个导线的屏蔽装置与其可插接地连接在驱动马达上，其中屏蔽装置则在驱动马达内部相互导电地连接。然而示出了由于电磁干扰，每个屏蔽装置在机动车运行期间都被加载有大干扰电流。由于电插接连接部内部的过渡电阻，与大电流强度相关地产生明显的损耗功率，其本身引起插接连接部的显著变热并且由此该插接连接部会不被允许地负载。现在为了不过度加热电插接连接部，大多相应地调整或者限制通过电导线传递的电流强度。
发明内容
因此会存在提供电连接结构的需求，其中降低了电插接连接部中由屏蔽装置中干扰电流引起的热扩展。
该需求能够通过独立权利要求的主题得到满足。其他有利的设计方案通过从属权利要求获得。
根据本发明的第一实施例提供了具有带有电绝缘的插接件壳体的电插接连接件的电连接结构。该电连接结构设置用于将电插接连接件和与电设备固定连接的电配对插接连接件进行导电连接从而传递大电流。该连接结构具有第一电导线，其中该第一电导线设置用于传递带有第一相位的第一电流。该连接结构具有第二电导线，其中该第二电导线设置用于传递带有第二相位的第二电流。第一相位和第二相位在时间上相互错开。第一导线具有第一屏蔽装置用来克服电磁干扰。第二导线具有第二屏蔽装置用来克服电磁干扰。第一屏蔽装置能够与布置在配对插接连接件中的第三屏蔽装置可松开地导电连接。第二屏蔽装置能够与布置在配对插接连接件中的第四屏蔽装置可松开地导电连接。所述第一屏蔽装置和第二屏蔽装置相互错开。所述第一屏蔽装置和第二屏蔽装置在电连接结构内部相互导电地连接。
电设备被理解为电负载或者电源。电导线例如能够具有25到50mm2的横截面并且设置用于例如每个横截面为35mm2的导线传递150A的电流。电磁干扰一方面通过换流器、也称作逆整流器被感应到电导体中。另一方面由于磁感应所述电导体本身产生电磁干扰。第一和第二电流例如能够是通过能源提供的交流电流。第一和第二电流也能够是脉冲的直流电流，其中该脉冲的直流电流能够通过换流器和/或通过电负载、例如电动机的变换的功率需求来产生。相应地，电磁干扰或干扰电流不仅能够在换流器与电负载的导电连接中出现，而且也能够在换流器与直流电源、例如车辆电池的导电连接中出现。电设备例如能够是电负载、电池、DC-DC-转换器或者也能够是用于电池的充电模块。本发明的基本构思现在在于，通过第一和第二屏蔽装置在电连接结构内部的导电连接将第一导体的电磁干扰耦合到并且逆转到第二电导体的第二屏蔽装置中，其中所述第一和第二屏蔽装置在电连接结构内部的导电连接在电插接连接件或者至少在其附近实现。由此能够在理想情况下将由干扰源、例如换流器产生的并且沿着第一导体由于时间上的相移或者说平行于第一导体延伸的第一屏蔽装置导向电插接连接件或者说其插接件壳体的电磁干扰耦合到第二屏蔽装置中，并且沿着第二导体或者说平行于第二导体延伸的第二屏蔽装置导回干扰源。由此存在于第一屏蔽装置的干扰电流在电插接连接部中理论上不会产生损耗功率，该损耗功率会将热量带入到电插接连接部、也就是电插接连接件和/或电配对插接连接件中。例如由于相位在时间上的错移不是精确地相应于360°上的份额、由于驱动马达上有待传递的电流强度变换或者由于在各个屏蔽装置的可松开的连接中存在过渡电阻，会导致与理想情况存在偏差，由此不能将第一屏蔽装置的全部干扰电流都导入到第二屏蔽装置中，而是该干扰电流的一部分还是通过插接件壳体导向电设备的主体（Masse）。由此，损耗功率显著小于按现有技术的损耗功率。能够用来最大加载电插接连接部的全部热量由该电插接连接部运行所在的环境温度、电导体由于电流强度的变热和由于屏蔽装置中损耗功率的变热组成。由此能够由于降低的损耗功率而使用相对于现有技术节省的热量，从而例如借助于预先给出的电导体传递更大的电流。所述相对于现有技术节省的热量也能够用于在较高的周围环境温度下运行电插接连接件。通常所述电插接连接件具有插接件壳体，该插接件壳体由非导电的塑料制成。
根据本发明的另一实施例，所述第一屏蔽装置和第二屏蔽装置在电插接连接件外部相互导电地连接。
由此，大部分通过转换器造成的并且感应到电导体的屏蔽装置中的干扰电流不被引导穿过电插接连接件。仅仅小部分干扰电流被导入到电设备中。由此明显降低了插接连接部中热量形式的损耗功率。
根据本发明的另一实施例，第一屏蔽装置和第二屏蔽装置在其进入电插接连接件的入口处附近相互导电地连接。
通过第一屏蔽装置和第二屏蔽装置的导电连接靠近电插接连接件能够使得通过电导线的保留在导电连接部与电插接连接件之间的部件几乎没有电磁干扰电流感应到电插接连接件的屏蔽装置中。
根据本发明的另一实施例，第一屏蔽装置和第二屏蔽装置在电插接连接件的内部相互导电地连接。
通过这种结构上的设计例如能够以简单的方式将第一屏蔽装置和第二屏蔽装置相互导电地连接起来。
根据本发明的另一实施例，提供带有在前面所描述的电连接结构的电系统。通过该电连接结构将换流器和电设备相互导电地连接起来。
根据本发明的另一实施例，电系统的电连接结构具有带有电绝缘的第一插接件壳体的第一电插接连接件以及带有电绝缘的第二插接件壳体的第二电插接连接件。第一电插接连接件与电设备导电地连接。第二电插接连接件与换流器导电地连接。第一屏蔽装置和第二屏蔽装置相互导电地连接两次。
所述能够导电的连接在第一插接连接件中能够在插接件壳体内部或外部实现，并且在第二插接连接件中同样在其插接件壳体上在其内部或外部实现。如果第一屏蔽装置和第二屏蔽装置相互间的导电连接在插接件壳体外部实现，那么每个导电连接布置在导线进入相应的插接连接件中的入口附近。
根据本发明的另一实施例，提供了带有在前面所描述的电系统的机动车。
要指出的是，本发明的构思在此结合电连接结构、带有相关的连接结构的电系统以及带有电系统的机动车进行描述。在此对于本领域技术人员来说清楚的是，能够以不同的方式相互组合所描述的各个特征，从而也得到本发明的其他设计方案。
附图说明
下面参照附图描述本发明的实施方式。附图仅仅是示意性的并且没有按比例示出。
图1以纵剖图示出了按现有技术的与电负载连接的电连接结构；
图2示出了图1中公开的屏蔽装置作为电替代线路图；
图3以纵剖图示出了电连接结构的第一变型方案；
图4以纵剖图示出了与电负载连接的电连接结构的第一变型方案；
图5示出了图4中公开的屏蔽装置作为电替代线路图；
图6以纵剖图示出了与电负载连接的电连接结构的第二变型方案；
图7示出了图6中公开的屏蔽装置作为电替代线路图；并且
图8示出了带有直流电源、换流器和驱动马达以及将换流器和驱动马达连接起来的电连接结构的机动车。
具体实施方式
图1示出了按现有技术的电连接结构100。在此，电连接结构100具有带有电绝缘的插接件壳体15的电插接连接件4，该插接连接件可松开地与电配对插接连接件6进行连接。该连接结构100具有第一电导线8，其中该第一电导线8设置用于传递带有第一相位的第一电流。此外，该连接结构100具有第二电导线10，该第二电导线设置用于传递具有第二相位的第二电流。在此，第一相位和第二相位在时间上相互错开。第一导线8具有第一屏蔽装置12克服电磁干扰。第二导线10具有第二屏蔽装置14克服电磁干扰。第一电导线8和第二电导线10被供给构造成电负载的电设备16。电设备16借助于所述两个电导线8、10供给电能。该电设备16由能够导电的设备壳体18包围。第三屏蔽装置20和第四屏蔽装置22与设备壳体18导电地连接。第三屏蔽装置20和第四屏蔽装置22被导入到电配对插接连接件6中。电配对插接连接件6在此能够与设备壳体18固定地连接。在电插接连接件4-配对插接连接件6组合中，第一屏蔽装置12与第三屏蔽装置20导电地连接并且第二屏蔽装置14与第四屏蔽装置22导电地连接。为此，第一屏蔽装置12与第一屏蔽构件24导电地连接并且第二屏蔽装置14与第二屏蔽构件26导电地连接，其中第一屏蔽构件24以及第二屏蔽构件26是电插接连接件4的组成部分。第三屏蔽装置20与第三屏蔽构件28导电地连接并且第四屏蔽装置22与第四屏蔽构件30导电地连接。在此，第三屏蔽构件28以及第四屏蔽构件30是电配对插接连接件6的组成部分。由此，分别有第一屏蔽构件24导电地并且可松开地连接到第三屏蔽构件28上并且第二屏蔽构件26导电地并且可松开地连接到第四屏蔽构件30上。从第一屏蔽装置12到第一屏蔽构件24或者说从第二屏蔽装置14到第二屏蔽构件26分别存在第一过渡电阻R1。从第三屏蔽装置20到第三屏蔽构件28或者说从第四屏蔽装置22到第四屏蔽构件30分别存在第二过渡电阻R2。此外，从设备壳体18到第三屏蔽装置20或者说到第四屏蔽装置22分别存在第三过渡电阻R3。此外，在第一屏蔽构件24到第三屏蔽构件28的过渡处或者说从第二屏蔽构件26到第四屏蔽构件30的过渡处分别存在第四过渡电阻R4。此外，所述设备壳体18具有电阻R6。电导线8、10在这里所示的实施例中具有35mm2的横截面并且每个导线加载有大约150A的电流。电流通过这里没有示出的换流器被馈给到两个导线8、10中。在此，换流器产生电磁干扰，该干扰同样被感应到屏蔽装置12、14中。由于该感应并且通过将磁性干扰感应到屏蔽装置12、14、20、22中的导线中的大电流能够将总和高达70A的干扰电流感应到屏蔽装置12、14、20、22中。
图2示出了由图1公开的屏蔽装置作为电替代线路图。在此，设备壳体18作为主体示出。能够看出，不仅对于第一屏蔽装置12以及第三屏蔽装置20，而且对于第二屏蔽装置14以及第四屏蔽装置22，所述过渡电阻R1、R2、R3、R4分别串联连接。
图3在此示出了电连接结构2的第一变型方案。在此，这里所示出的电插接连接件4与图1中所示的电插接连接件的区别在于，所述第一屏蔽构件24和第二屏蔽构件26在电插接连接件4内部借助于连接部32相互导电地连接。在连接部32与第一屏蔽装置12或者说第二屏蔽装置14之间分别产生第五过渡电阻R5。
图4示出了图1的示图，其中插接连接件4由图3中公开的插接连接件4代替。相应地，第一屏蔽构件24和第二屏蔽构件26借助于连接部32导电地连接。
图5示出了由图4公开的屏蔽装置作为电替代线路图。能够明显看到这里描绘了两个电流通路50、60。第一电流通路50从第一屏蔽装置12经由过渡电阻R1在分支34处导入第二过渡电阻R5中，并且从那里导入第一过渡电阻R1进入第二屏蔽装置14中。从分支34开始，存在用于第一导体8的第二电流通路60，该第二电流通路导入第四过渡电阻R4中，从那里导入第二过渡电阻R2，从那里导入第三过渡电阻R3并且从那里导入第三屏蔽装置20中。如已经提到的，在第一屏蔽装置12中感应高达例如70A的电流。由此，70A大小的电流在第一流动通路50中流动。由于电气方面的不对称，从分支导入第四过渡电阻R4以及其他过渡电阻R2和R3的第二电流通路60加载有明显更小的例如大约5A的电流。对于每个电导线8、10来说存在第二电流通路并且由此在这里所描述的实施例中有两次。由此，能够计算在由电插接连接件4和电配对插接连接件6构成的在此所示的组合中出现的全部用于第一电流通路50以及第二电流通路60的损耗功率。由于明显更低的电流强度，在电流通路60中形成相对于在按现有技术的电连接结构100中出现的全部损耗功率同样明显降低的损耗功率。
由此明显的是，通过实现两个电流通路50、60将通过屏蔽装置12导入到电插接连接件4-配对插接连接件6组合中的干扰电流几乎无损耗地通过第三屏蔽装置14从电插接连接件4-配对插接连接件6组合中导出。出现在第一屏蔽装置12中的电感应的干扰电流能够借助于第二屏蔽装置14导回到发生器上。
图6与图4的区别在于，现在第一屏蔽装置12与第二屏蔽装置14之间的导电连接32已经在其进入电插接连接件4-配对插接连接件6组合中的入口处实现。
在图7中示出了由图6公开的屏蔽装置作为电替代线路图。相应地已经在第一过渡电阻R1前面实现了分支34。
根据前面的描述，这里也存在两个电流通路50、60。然而因为由基本上这两个第五过渡电阻R5组成的第一电流通路50位于电插接连接件4-配对插接连接件6组合之外，所以第一电流通路50不会带来插接连接件4-配对插接连接件6组合内部的损耗功率。如已经说明的，自分支34起仅仅用明显更小的例如大约5A的电流强度加载所述过渡电阻R1、R4、R2和R3。在插接连接件4-配对插接连接件6组合中出现的损耗功率相对于现有技术公开的损耗功率相应降低。
因为损耗功率也会引起电插接连接件4-配对插接连接件6组合的变热，所以在损耗功率相应更小的情况下该插接连接件4-配对插接连接件6组合也相应更小程度地变热。如果现在假设所述插接连接件4-配对插接连接件6组合能够在预先给定的温度下运行，那么利用通过更小的损耗功率产生的更小的热量能够例如提高由电导线8、10传递的电流强度。也能够利用通过该损耗功率产生的更小的热量带入在更高的环境温度下运行电插接连接件4-配对插接连接件6组合。
图8示出了机动车110。在此，直流电源102与换流器104导电地连接。借助于换流器104在这里所示的实施例中将直流电流转换成三相的交流电流。该三相的交流电流借助于电连接结构2输送给驱动机动车110的异步马达106。电连接结构2除了第一导线6和第二导线8之外还具有第三导线36。此外，该电连接结构2还具有带有第二电绝缘的插接件壳体39的第二电插接连接件38，借助于该插接连接件将电连接结构2导电地可松开地连接到换流器104上。除了第一屏蔽装置12以及第二屏蔽装置14，第三电导线36还具有第三屏蔽装置40。不仅在第一插接连接件4内部，而且在第二电插接连接件38内部借助于连接部32将屏蔽装置12、14、40导电地相互连接起来。该电连接结构2也能够用于将换流器104与直流电源102连接起来。

Claims (10)

1.电连接结构,其具有电插接连接件（4）,所述电插接连接件具有电绝缘的插接件壳体（15），其中所述电连接结构设置用于将所述电插接连接件（4）与电配对插接连接件（6）导电地连接从而传递大电流，所述电配对插接连接件与电设备（16）固定连接，
其中所述连接结构（2）具有第一电导线（8），
其中所述第一电导线（8）设置用于传递带有第一相位的第一电流，
其中所述连接结构（2）具有第二电导线（10），其中所述第二电导线（10）设置用于传递带有第二相位的第二电流，
其中所述第一相位和所述第二相位在时间上相互错开，
其中所述第一导线（8）具有第一屏蔽装置（12）克服电磁干扰，
其中所述第二导线（10）具有第二屏蔽装置（14）克服电磁干扰，
其中所述第一屏蔽装置（12）与布置在所述配对插接连接件（6）中的第三屏蔽装置（20）能够可松开地导电地连接，
其中所述第二屏蔽装置（14）与布置在所述配对插接连接件（6）中的第四屏蔽装置（22）能够可松开地导电地连接，
其特征在于，
所述第一屏蔽装置（12）和所述第二屏蔽装置（14）相互错开，
所述第一屏蔽装置（12）和所述第二屏蔽装置（14）在所述电连接结构（2）内部相互导电地连接,
其中所述第一电导线和所述第二电导线分别具有25到50mm2的大横截面，从而能够传递高达150A的电流。
2.按权利要求1所述的电连接结构，
其特征在于，
所述第一屏蔽装置（12）和所述第二屏蔽装置（14）在所述电插接连接件（4）外部相互导电地连接。
3.按权利要求1或2所述的电连接结构，
其特征在于，
所述第一屏蔽装置（12）和所述第二屏蔽装置（14）在其进入所述电插接连接件（4）的入口处相互导电地连接。
4.按权利要求1所述的电连接结构，
其特征在于，
所述第一屏蔽装置（12）和所述第二屏蔽装置（14）在所述电插接连接件（4）的内部相互导电地连接。
5.按权利要求1或2所述的电连接结构，其特征在于，所述电连接结构具有用于屏蔽装置的两种不同的电流通路，在所述两种不同的电流通路中流过不同大小的电流。
6.按权利要求5所述的电连接结构，其特征在于，所述两种不同的电流通路中的一个电流通路具有高达70A的电流值，并且所述两种不同的电流通路中的另一个电流通路具有高达5A的电流值。
7.按权利要求6所述的电连接结构的用途，其特征在于，其用于大电流。
8.带有按权利要求1到6中任一项所述的电连接结构的电系统，
其特征在于，
所述电连接结构（2）将换流器（104）与电设备（106）相互导电地连接。
9.按权利要求8所述的电系统，
其特征在于，
所述电连接结构（2）具有带有电绝缘的第一插接件壳体（15）的第一电插接连接件（4）和带有电绝缘的第二插接件壳体（39）的第二电插接连接件（38），
其中所述第一电插接连接件（4）与所述电设备（106）导电地连接，
其中所述第二电插接连接件（38）与所述换流器（104）导电地连接，
其中所述第一屏蔽装置（12）和所述第二屏蔽装置（14）相互导电地连接两次。
10.具有按权利要求8到9中任一项所述的电系统的机动车。
CN201280061208.3A 2011-12-13 2012-10-15 带有电插接连接件的电连接结构以及与之相关的电系统 Active CN103988369B (zh)

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